AI, 디지털 트윈...원전에 도입되는 ‘4차산업’
한수원, ‘디지털 KHNP 로드맵’으로 스마트 플랜트 도모
AI 활용해 설비 이상징후 조기 감지...디지털 트윈 확보에도 나서
작성 : 2020년 09월 09일(수) 20:50
게시 : 2020년 09월 11일(금) 09:45
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한국수력원자력의 빅데이터 기반 자동예측진단기술 개념도.

그린 뉴딜과 함께 한국판 뉴딜 정책의 큰 축을 담당하는 디지털 뉴딜에서도 발전업계가 두각을 나타내고 있는 가운데 원자력발전 분야도 디지털변환에 속도를 붙이고 있다.

국내 유일의 원자력발전소 운영 회사인 한국수력원자력(사장 정재훈)은 원전 운영에 4차 산업혁명 기술을 접목함으로써 설비 신뢰도 향상, 원전 안전성 향상, 종사자 안전 확보를 도모하고 있다.

한수원은 ‘에너지 4.0 글로벌 리더, 디지털 KHNP’를 비전으로 ▲원전운영 안전성·효율성 혁신 ▲업무 프로세스 혁신 ▲디지털 신사업을 통한 지속성장 등을 위한 디지털 혁신을 추진하고 있다.

인공지능(AI)과 사물인터넷(IoT), 빅데이터 등 4차 산업 핵심기술을 바탕으로 ‘디지털 KHNP 로드맵’을 수립해 발전운영, 정비·설비관리, 경영관리, 건설·해체, 신재생·수력, 4차산업 인프라 기술에 대해 중기목표, 장기목표를 각각 설정하고 스마트 플랜트로 도약한다는 복안이다.

◆AI로 설비 이상징후 감지해 선제 조치 가능

한수원은 지난 2013년 국내 모든 원전 운영과 주요기기 상태를 중앙에서 집중적으로 실시간 감시할 수 있는 온라인 통합모니터링 시스템 개발에 착수해 지난 2016년 발전운영종합센터(E-Tower) 구축을 완료했다.

한수원이 개발해 이곳에 적용한 AI 기반 조기경보 시스템은 원전 정상운전 시 주요 설비의 온도, 압력 등 운전변수의 패턴을 사전에 학습한 뒤 이런 패턴에 미세한 이상징후가 발생하면 이를 감지해 선제 조치와 본사의 기술지원이 이뤄지도록 해 고장정지를 예방한다.

한수원에 따르면 이 시스템은 지난 2016년부터 2019년까지 발전정지 예방 5건, 설비 고장징후 사전 감지 129건의 우수한 성과를 거뒀고 지난해 11월에는 세계 최고의 원자력 전문가들로 구성된 세계원전사업자협회(WANO) 점검단이 실시한 전사안전점검(CPR)에서 우수사례로 선정돼 세계 원자력 산업계에 국내 원전 운영 능력의 우수성을 다시금 입증하는 계기가 됐다.

지난 2018년에는 세계 최초로 원전 설비고장을 사전진단, 평가할 수 있는 자동예측진단기술 개발을 완료했다.

이 기술은 발전소별로 분산 관리되고 있는 설비 감시·진단·정비 데이터를 통합해 빅데이터를 구축, 이를 기반으로 AI의 머신러닝·딥러닝 기술을 적용해 핵심설비를 24시간 진단·분석함으로써 설비의 미세한 이상징후까지 감지해 고장을 예방하는 시스템이다.

한수원은 자동예측진단기술을 통해 핵심설비 실시간 정밀 진단에 필요한 인력·비용을 최소화하고 빅데이터 통합 비교진단까지 가능하도록 해 진단의 정확도를 획기적으로 높였다고 설명했다.

지난 2018년 말 1단계 기술개발을 통해 시범 선정된 300대 설비에 대한 상태감시 빅데이터와 AI 기반 자동예측진단기술을 성공적으로 구축한 한수원은 6건의 설비결함을 사전에 감지해 발전소에 제공하는 등 효과를 거뒀다.

지난해부터는 발전소 자동예측진단기술을 전 원전 핵심설비 1만5000대에 적용하고 전력설비 열화상 딥러닝 기술과 IoT 기반 무선센서를 적용한 설비 진단 등 관련 기술을 고도화하고 있다는 전언이다.

◆디지털 트윈 인프라 확보에 총력

한수원은 지난 7월 ‘원전 운영 고도화를 위한 디지털 트윈 기술 시범 개발’ 프로젝트에 착수했다.

신고리원전 3·4호기에 빅데이터 플랫폼을 시범적으로 구축하고 주요 설비별 감시·진단 및 열성능 시뮬레이션을 개발함으로써 4차 산업혁명 기술을 적용한 디지털 트윈 인프라 기반을 확보하는 게 프로젝트의 목표다.

디지털 트윈은 디지털 데이터를 기반으로 발전소 설비와 운전 상황을 가상공간에 똑같이 구현하고 AI, 가상현실(VR)·증강현실(AR) 기술 등을 적용해 발전소의 운전·정비 지원, 예측 시뮬레이션 제공 등을 통해 발전소 운영 효율과 안전성을 높이는 최신 기술이다.

디지털 트윈을 기반으로 하는 스마트 발전소 구축은 세계 발전운영사가 추구하는 궁극적인 운영모델이다.

한수원은 “원전 설비관리, 발전운영에 디지털 트윈 기술을 접목함으로써 원전의 변화를 예측하고 최적화된 발전소 운영이 가능할 것으로 기대하고 있다”며 “디지털 트윈 기술을 핵심 과제로 선정하고 미래 신사업 창출과 연계해 글로벌 경쟁력을 선점하겠다”고 강조했다.
장문기 기자 기사 더보기

mkchang@electimes.com

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